二自由度振动系统是指由两个自由度的振动系统组成的系统。它可以用微分方程组来描述和求解。在Matlab中,可以使用ode45函数来求解微分方程组。
首先,我们需要定义系统的微分方程。对于二自由度振动系统,通常可以使用以下形式的微分方程组来描述:
x1''(t) + 2ξ1ω1x1'(t) + ω1^2x1(t) + k1(x1(t) - x2(t)) = 0
x2''(t) + 2ξ2ω2x2'(t) + ω2^2x2(t) + k1(x2(t) - x1(t)) = 0
其中,x1(t)和x2(t)分别表示两个质点的位移,x1'(t)和x2'(t)分别表示两个质点的速度,x1''(t)和x2''(t)分别表示两个质点的加速度,ξ1和ξ2分别表示两个质点的阻尼比,ω1和ω2分别表示两个质点的固有频率,k1表示弹簧的刚度。
接下来,我们可以使用Matlab来求解这个微分方程组。首先,我们需要定义一个函数,该函数输入参数为时间t和位移向量x,输出为速度向量xdot。函数的代码如下:
function xdot = vibrationSystem(t, x)
% 系统参数
ξ1 = 0.1;
ξ2 = 0.2;
ω1 = 1;
ω2 = 2;
k1 = 1;
% 位移和速度
x1 = x(1);
x2 = x(2);
v1 = x(3);
v2 = x(4);
% 计算加速度
a1 = -2*ξ1*ω1*v1 - ω1^2*x1 + k1*(x1 - x2);
a2 = -2*ξ2*ω2*v2 - ω2^2*x2 + k1*(x2 - x1);
% 返回速度向量
xdot = [v1; v2; a1; a2];
end
然后,我们可以使用ode45函数来求解微分方程组。代码如下:
% 初始条件
x0 = [0; 0; 1; 0]; % 初始位移和速度
% 时间范围
tspan = [0 10]; % 时间范围从0到10
% 求解微分方程组
[t, x] = ode45(@vibrationSystem, tspan, x0);
% 绘制位移随时间的变化曲线
plot(t, x(:, 1), 'r', t, x(:, 2), 'b');
xlabel('时间');
ylabel('位移');
legend('质点1', '质点2');
运行以上代码,就可以得到二自由度振动系统的位移随时间的变化曲线。
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